使桩身纵向压屈破坏，必须予以重视。基桩上负摩阻力产生原因、条件及计算等请参阅桩基础一章有关的介绍。
（3）沉井基础
在较厚较软弱土上下沉沉井，往往因下沉速度较快而发生沉井倾斜、位移等，应事先注意采取防备措施，如选用轻型沉井、平面形状采用圆形或长宽比较小的矩形、立面形状采用竖直式等，施工时尽量对称挖土控制均匀下沉并及时纠偏。 四 软土地基桥台及桥头路堤的稳定设计应注意的事项 软土地基抗剪强度低，在稍大的水平力作用下桥台和桥头路堤容易发生地基的纵向滑动 失稳，应按已介绍的方法进行验算，如稳定性不够，小桥可采用支撑梁、人工地基等，大中桥梁除将浅基改为桩基，采用人工地基、延长引桥使填土高度降低或桥台移至稳定土层上外，常用方法是采取减少台后土压力措施或在台前加筑反压护道(应注意台前过水面积的保证)，埋置式桥台也可同时放缓溜坡，反压护道（溜坡)长度、高度、坡度，以及地基加固方法等都应该经计算确定，施工时注意台前、后填土进度的配合，避免有过大的高差。
桥头路堤填土(包括桥台锥坡)横向失稳也须经过验算加以保证，需要时也应放缓坡度或 加筑反压护道。
桥头路堤填土稍高时，路堤下沉使桥台后倾是软土地区桥梁工程常发生的事故。除应对桥台基础采取前述的有针对性的结构措施及改用轻质材料填筑路堤外，一般也常对路堤的地基采取人工加固处理。
第三节 换土垫层法
在冲刷较小的软土地基上，地基的承载力和变形达不到基础设计要求，且当软土层不太厚(如不超过3m)时，可采用较经济、简便的换土垫层法进行浅层处理。即将软土部分或全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实，这种地基处理方法称为换填垫层法。垫层处治应达到增加地基持力层承载力，防止地基浅层剪切变形的目的。
换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性。当软土层部分换填时，地基便由垫层及(软弱)下卧层组成如图6—4所示，足够厚度的垫层置换可能被剪切破坏的软土层，以使垫层底部的软弱下卧层满足承载力的要求，而达到加固地基的目的。按垫层回填材料的不同，可分别称为砂垫层、碎石垫层等。
换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设计。
一、 砂垫层的设计计算
(一)砂垫层厚度的确定
砂垫层厚度计算实质上是软弱下卧层顶面承载力的验算，计算方法有多种。 一种方法是按弹性理论的土中应力分布公式计算。即将砂垫层及下卧土层视为一均质半无限弹性体，在基底附加应力作用下，计算不同深度的各点土中附加应力并加上土的自重应 力，同时以第二章所介绍的“规范”方法计算地基土层随深度变化的容许承载力，并以此确定
砂垫层的设计厚度，如图6-4所示。也可将加固后地基视为上层坚硬、下层软弱的双层地基，用弹性力学公式计算。
另一种是我国目前常用的近似按应力扩散角进行计算的方法。即认为砂垫层以“?”角向下扩散基底附加压力，到砂垫层底面(下卧层顶面)处的土中附加压应力与土中自重应力之和不超过该处下卧层顶面地基深度修正后的容许承载力，即：
?H????H （6-9）
式中：???H (kPa)为下卧层顶面处地基的容许承载力，可按第 章方法计算，通常只进行下卧层顶面深度修正，而压应力?H的大小与基底附加压力、垫层厚度、材料重等有关。 若考虑平面为矩形的基础，在基底平均附加应力?作用下，基底下土中附加压应力按扩散角?通过砂垫层向下扩散到软弱下卧层顶面，并假定此处产生的压应力平面呈梯形分布(图6-5)(在空间呈六面体形状分布)，根据力的平衡条件可得到：
lb??[?b?hstg??l?bhstg??则该处下卧层顶面的附加压应力σh为：
4?hstg??2]?h 3?h?lb? （6-10）
4??lb??l?b?hstg??hstg?3??式中：l—基础的长度(m)；
b—基础的宽度(m)； hs—砂垫层的厚度(m)；
?—基底处的附加应力(kPa)；
。。
?—砂垫层的压应力扩散角，一般取35～45，根据垫层材料选用。
图6-4 砂垫层及应力分布 图6-5 砂垫层应力扩散图 砂垫层底面下的下卧层同时还受到垫层及基坑回填土的重力，所以
?H??h??shs??h （6-11）
式中：?s、?—砂垫层、回填土的重度(kN／m3)，水下时按浮重度计算，
h—基坑回填土厚度(m)。
由式(6—13)、(6—14)、(6—15)可得到砂垫层所需厚hs。hs一般不宜小于lm或超过3m，垫层过薄，作用不明显，过厚需挖深坑，费工耗料，经济、技术上往往不合理。当地基土软且厚或基底压力较大时，应考虑其它加固方案。
(二)砂垫层平面尺寸的确定 砂垫层底平面尺寸应为：
L?l?2hstg?
B?b?2hstg? （6-12）
其中L、B分别为砂垫层底平面的长及宽，一般情况砂垫层顶面尺寸按此确定，以防止承受荷载后垫层向两侧软土挤动。 (三)基础最终沉降量的计算
砂垫层上基础的最终沉降量是由垫层本身的压缩量Ss与软弱下卧层的沉降量Sl所组成，其压缩量小且在施工阶段基本完成，S?Ss?Sl由于砂垫层压缩模量比较弱下卧层大得多，实际可以忽略不计。需要时Ss也可按下式求得：
Ss????H2?hs （6-17） Es式中： Es—砂垫层的压缩模量，可由实测确定，一般为12 000～24 000kPa：
???H2—砂垫层内的平均压应力。
Sl可用有关章节介绍方法计算。S的计算值应符合建筑物容许沉降量的要求，否则应加厚垫层或考虑其它加固方案。
第四节 排水固结法
饱和软粘土地基在荷载作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形。同时，随着超静孔隙水压力逐渐消散， 有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。现 以图6-6为例，可说明排水固结法使地基土密 实、强化的原理。在如图6-6a中，当土样的天
'然有效固结压力为?0。时，孔隙比为e。，在 'e—?c曲线上相应为a点，当压力增加??，
'固结终了时孔隙比减少?e，相应点为c点，曲 线abc为压缩曲线，与此同时，抗剪强度与固结 压力成比例地由a点提高到c点，说明土体在受 压固结时，与孔隙比减小产生压缩的同时，抗剪
强度也得到提高。如从c点卸除压力??，则土样 发生回弹，图6-6a中cef为卸荷回弹曲线，如从
f点再加压??，土样再压缩将沿虚线到c?，其相 图6-6 室内压缩试验说明排水固结法原理
''应的强度包线，如图6-l5b所示。从再压缩曲线fgc?可 a) e-?c曲线 b) τ-?c曲线
''看出，固结压力同样增加??而孔隙比减小值为?e，?e比?e小的多。这说明如在建筑场地上先加一个和上部结构相同的压力进行加载预压使土层固结，然后卸除荷载，再施工建筑物，可以使地基沉降减少，如进行超载预压(预压荷载大于建筑物荷载)效果将更好，但预压荷载不应大于地基土的容许承载力。
排水固结法加固软土地基是一种比较成熟、应用广泛的方法，它主要解决沉降和稳定问题
'''一、砂井堆载预压法
软粘土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道(砂井、袋装砂井或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水砂垫层如图6-7所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改善地基渗透性能。
（一） 砂井地基的设计
砂井地基的设计主要包括选择适当的砂井直径、间距、深度、排列方式、布置范围以及形成砂井排水系统所需的材料、砂垫层厚度等，以使地基在堆载预压过程中，在预期的时间内，达到所需要的固结度（通常定为80%）。
1．砂井的直径和间距：砂井的直径和间距 主要取决于土的固结特性和施工期的要求。从 原则上讲，为达到相同的固结度，缩短砂井间 距比增加砂井直径效果要好，即以“细而密” 为佳，不过，考虑到施工的可操作性，普通砂 井的直径为300~500mm。砂井的间距可根据地 基土的固结特征和预定时间内所要求达到的固 结度确定，间距可按为直径的6~8倍选用。
2．砂井深度：砂井深度主要根据土层 的分布、地基中的附加应力大小、施工期限
和条件及地基稳定性等因素确定。当软土不厚 图6-7 砂井堆载预压
（一般为10~20m）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚（超过20m）,不必打穿粘土，可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过最危险滑动面2.0m以上。
3．砂井排列：砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形(图6-8)，在大面积荷载作用下，认为每个砂井均起独立排水作用。为了简化计算，将每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替，可得一根砂井的有效排水圆柱体的直径de和砂井间距l的关系按下式考虑：
等边三角形布置 de?23?l?1.05l （6-18）
正方形布置 de?4?l?1.128l （6-19）
4．砂井的布置范围：由于在基础以外一定的范围内仍然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外增加2~4m。
5．砂料：砂料宜用中、粗砂，必须保证良好
的透水性，含泥量不应超过3%，渗透系数应大于10-3cm/s。
6．砂垫层：为了使砂井有良好的排水通
道，砂井顶部应铺设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为0.5 m~1 m。
（二）砂井地基的固结度的计算 砂井固结理论采取了下列的假设条件： 图6-8 砂井的平面布置及固结渗透途径
①地基土是饱和的，固结过程是土中孔隙水的排出过程；②地基表面承受连续均匀的一次施加的荷载；③地基土在该荷载作用下仅有竖向的压密变形，整个固结过程地基土渗透系数不变；④加荷开始时，所有竖向荷载全部由孔隙水承受。
采用砂井的地基固结度计算属于三维问题。在轴对称条件下的单元井固结课题，如图6-8所示。可采用Redulic－Terzaghi固结理论，其表达式为
?u?2u?2u1?u?CV2?Cr(2?) （6-20） ?tr?r?z?r式中 CV、Cr－地基的竖向和水平向固结系数（m/s2）；
r，z－距离砂井中轴线的水平距离和深度（m）。
为了求解方便，采用了分离变量原理，设u?uzur，则式（6-20）可分解成
?uz?2u ?CV2 （6-21a）
?t?z
?ur?2u1?u?Cr(2?) （6-21b） ?tr?r?r方程（6-21a）的求解，可以采用Terzaghi解答，其固结度的计算公式为 Uz?1?8?i?0?exp(?Ai2Cvt/(2L)2)Ai2 其中Ai??(2i?1) （6-22）
方程（6-21b）已由Barron(1948)根据等应变条件解出，其水平向固结度的计算公式为 Ur?1?exp(?其中
Tr?Crt2de8Tr) （6-23） Fn
n23n2?1lnn? Fn?2 n?14n2